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第七章 功能高分子材料 概述 功能高分子材料的制备 吸附分离功能高分子材料 高分子分离膜和膜分离技术 导电高分子 感光高分子 高吸水性树脂 第一节 概述 1.1 基本概念 功能高分子与高性能高分子 性能：材料对外部作用的抵抗特性。例如，对外力的抵抗表现为材料的强度、模量等；对热的抵抗表现为耐热性；对光、电、化学药品的抵抗，则表现为材料的耐光性、绝缘性、防腐蚀性等。 第一节 绪论 功能：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生 质和量的变化而产生输出的特性。例如，材料在受 到外部光的输入时，材料可以输出电性能，称为材 料的光电功能；材料在受到多种介质作用时，能有 选择地分离出其中某些介质，称为材料的选择分离 性。此外，如压电性、药物缓释放性等，都属于功 能的范畴。 第一节 绪论 因此： 功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或 物理的方法做出相应的高分子材料。 高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的 高分子材料。 它们都属于特种高分子材料的范畴。 第一节 绪论 特种高分子是相对于通用高分子而言的。 通用高分子材料：应用面广量大，价格较低。 根据其性质和用途可分为五个大类：化学纤维、塑 料、橡胶、油漆涂料、粘合剂。 特种高分子材料：带有特殊物理、力学、化学 性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超 出了原有通用高分子材料的范畴。 第一节 绪论 从实用的角度看，对功能材料来说，人们着眼 于它们所具有的独特的功能；而对高性能材料，人 们关心的是它与通用材料在性能上的差异。 特种高分子和功能高分子是目前高分子 学科中发展最快、研究最活跃的新领域。 第一节 绪论 1.2 功能高分子材料的类型 日本著名功能高分子专家中村茂夫教授认为， 功能高分子可从以下几个方面分类。 1. 力学功能材料 1) 强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等； 2) 弹性功能材料，如热塑性弹性体等。 第一节 绪论 2. 化学功能材料 1) 分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分 子络合物等； 2) 反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂； 3) 生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。 第一节 绪论 3. 物理化学功能材料 1) 耐高温高分子，高分子液晶等； 2) 电学功能材料，如导电性高分子、超导高分子， 感电子性高分子等； 3) 光学功能材料，如感光高分子、导光性高分子， 光敏性高分子等； 4) 能量转换功能材料，如压电性高分子、热电性高 分子等。 第一节 绪论 4. 生物化学功能材料 1) 人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等； 2) 高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等； 3) 生物分解材料，如可降解性高分子材料等。 这一分类，实际上包括了所有特种高 分子材料。 第一节 绪论 国内一般采用按其性质、功能或实际用途划分 特种和功能高分子材料的划分普遍采用的方法，具 体可划分为8种类型。 1. 反应性高分子材料，包括高分子试剂、高分子催 化剂和高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和 固定化酶试剂等。 2. 光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶，感 光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材 料等。 第一节 绪论 3. 电性能高分子材料，包括导电聚合物、能量转换 型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏 感性材料等。 4. 高分子分离材料，包括各种分离膜、缓释膜和其 他半透性膜材料、离子交换树脂、高分子螯合剂、 高分子絮凝剂等。 第一节 绪论 5. 高分子吸附材料，包括高分子吸附性树脂、高吸 水性高分子、高吸油性高分子等。 6. 高分子智能材料，包括高分子记忆材料、信息存 储材料和光、磁、pH、压力感应材料等。 7. 医药用高分子材料，包括医用高分子材料、药用 高分子材料和医药用辅助材料等。 8. 高性能工程材料，如高分子液晶材料，耐高温高 分子材料、高强高模量高分子材料、阻燃性高分子 材料和功能纤维材料、生物降解高分子等。 第二节 功能高分子的制备方法 2.1 概述 特种与功能高分子材料的特点在于他们特殊的 “性能”和“功能”，因此在制备这些高分子材料的时 候，分子设计成为十分关键的研究内容。 设计一种能满足一定需要的功能高分子材料是 高分子化学研究的一项主要目标。具有良好性质与 功能的高分子材料的制备成功与否，在很大程度上 取决于设计方法和制备路线的制定。 第二节 功能高分子的制备方法 功能高分子材料的制备是通过化学或者物理的 方法按照材料的设计要求将功能基与高分子骨架相 结合，从而实现预定功能的。